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低压电弧机理及信号特征分析

低压电弧机理及信号特征分析

作者：周凯峰上海交通大学

学位级别：硕士

低压电器及其线路在长时间过载的情况下,可能出现绝缘老化、破损等现象,从而进一步导致电弧故障的发生,引发电气火灾。故障电弧发生时,除了工频及其谐波的电流电压波形会产生具有明显特征的变化之外,也会产生许多高频电流,可以弥补传统... 详细信息

低压电器及其线路在长时间过载的情况下,可能出现绝缘老化、破损等现象,从而进一步导致电弧故障的发生,引发电气火灾。故障电弧发生时,除了工频及其谐波的电流电压波形会产生具有明显特征的变化之外,也会产生许多高频电流,可以弥补传统方法在直流系统、预警方面的缺失。据此,本文通过理论、仿真和实验相结合的方法研究了低压电弧的机理及信号特征,并提出了利用高频电流的故障电弧检测方案。本文首先从微观角度研究了低压电弧的放电机理,并基于粒子网格-蒙特卡罗算法进行了仿真,获得了气体放电的脉冲电流波形。然后通过电磁暂态仿真软件仿真了故障电弧发生时线路中的电流波形,结合了经验模态分解和Wigner-Ville分布进行了时频联合分析,验证了故障电弧发生时高频电流的存在并据此选择了合适的测量频段。之后使用高频电流传感器对标准电弧发生器产生的故障电弧进行了测量,对实测信号使用改进的小波阈值降噪处理后进行了时频分析和相关性分析。最后从理论上推导了高频电流的衰减与距离和频率的定量关系并进行了仿真验证,以此为基础提出了基于广义相关时延法的多结点故障电弧定位方案和基于小波分解的单端故障电弧定位方案。

关键词：低压电弧高频电流机理仿真信号特征检测方案

油纸绝缘典型缺陷局部放电发展全过程的状态特征研究与评估

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油纸绝缘典型缺陷局部放电发展全过程的状态特征研究与评估

作者：唐铭泽华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

局部放电是电气设备绝缘劣化的主要表现形式,局放的长期存在可能使绝缘劣化进一步发展,严重时可导致绝缘击穿或发生沿面闪络。因此,通过局部放电检测来准确诊断变压器的绝缘状态,并对危险缺陷进行及时预警,是电力部门实施状态运维的重... 详细信息

局部放电是电气设备绝缘劣化的主要表现形式,局放的长期存在可能使绝缘劣化进一步发展,严重时可导致绝缘击穿或发生沿面闪络。因此,通过局部放电检测来准确诊断变压器的绝缘状态,并对危险缺陷进行及时预警,是电力部门实施状态运维的重要目标,也是当前局放状态检测领域的关键技术难题。基于局放检测灵敏度高、实时性好,与油色谱分析相比,可发现快速发展的缺陷,因此可以通过局部放电检测信息对油纸绝缘危险放电状态进行预警。本文采用恒压法和全实时高频/特高频联合检测系统,对变压器油纸绝缘中的油浸纸板放电和油楔放电发展至击穿全过程的局放信号进行了采集和分析;研究了油浸纸板和油楔放电发展至击穿全过程中高频和特高频局放信号的幅值、次数、信息熵、同步联合量等统计量以及PRPD/PRPS图谱的变化趋势及规律,将其发展至击穿全过程划分为平稳发展阶段和加速劣化阶段,并分析总结了油浸纸板和油楔放电在两阶段的状态特征;通过改变外施电压的水平,研究了电压水平对放电发展进程的影响,总结了不同电压下放电发展全过程中统计量的变化规律;基于放电次数、幅度等统计量的发展趋势图,构造了反映放电阶段状态的27项指标,采用主成分分析法和模糊C均值算法对放电状态进行聚类分析,进一步验证两种阶段划分的合理性;同时从机理的角度对同一类型不同阶段的放电机制、不同信号的能量特征以及不同类型放电特性进行了解释;最后考虑到现场局部放电检测情况,探索了能有效区分平稳发展和加速劣化两阶段的特征量,提出了一种能有效判别油纸绝缘局放发展状态并及时预警的方法。研究表明,从高频和特高频局放信号的幅值、次数、信息熵等统计量的发展趋势图,以及采用PCA和FCM算法的机器识别,均可将恒压下放电发展全过程划分为平稳发展和加速劣化两种典型阶段,放电从平稳发展阶段转变到加速劣化阶段具有明显的过渡过程;不同电压下,放电发展的整体变化趋势基本相同,同时也存在一定的差异性;最后探索出区分两阶段的特征量-平均偏差量△N、△V、△(△t),采用BP神经网络进行阶段识别的效果良好,可作为局部放电状态监测预警的特征量。本文的研究成果对变压器油纸绝缘局放的状态监测提供了试验依据,对危险故障预警具有工程指导意义。

关键词：油纸绝缘局部放电特高频高频电流预警

基于机电联合特征分析的有载分接开关触头故障诊断研究

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基于机电联合特征分析的有载分接开关触头故障诊断研究

作者：豆利龙兰州交通大学

学位级别：硕士

有载分接开关作为有载调压变压器不可或缺的重要组成部分,其良好的运行状态对保证有载调压变压器的安全运行至关重要。因此,实现有载分接开关的运行状态监测和故障诊断对确保变压器的正常运行十分关键。考虑到因有载分接开关性能失效所... 详细信息

有载分接开关作为有载调压变压器不可或缺的重要组成部分,其良好的运行状态对保证有载调压变压器的安全运行至关重要。因此,实现有载分接开关的运行状态监测和故障诊断对确保变压器的正常运行十分关键。考虑到因有载分接开关性能失效所引发的故障占有载调压变压器总故障的比重较大,同时有载分接开关具有载流滑动电接触特点,分接过程易产生磨损、火花和烧蚀等现象,易造成分接触头接触性能下降,故对有载分接开关触头展开研究。本文结合有载分接开关触头实际结构特点,在搭建的有载分接开关触头模拟实验平台上采集了触头滑动过程中的机械振动信号和高频电流信号,据此来分析和诊断有载分接开关触头的运行状态,为有载分接开关的状态监测和故障诊断提供了解决思路。本文开展的创新性研究工作如下:(1)搭建了模拟油浸式有载分接开关触头滑动的试验平台并获得了有载分接开关在不同状态下的机械和电气特征信号。基于有载分接开关的实际切换原理,在实验室环境设计和搭建了油浸式有载分接开关触头滑动试验的模拟平台;在此平台上,分别采集了有载分接开关触头在正常、松脱、轻度磨损和严重磨损四种状态下的振动信号和触头两端的高频电流信号。(2)提出了基于改进模糊C均值聚类的有载分接开关触头运行状态诊断方法。首先,采用小波包变换对采集到的机械振动信号进行降噪预处理。其次,利用集合经验模态分解和Hilbert变换得到边际谱图和边际谱能量熵值。最后,采用灰狼算法优化模糊C均值聚类算法,并将边际谱能量熵值作为优化后的模糊C均值算法的特征值输入进行状态诊断。结果表明,优化后的模糊C均值聚类具有更明确的聚类中心和聚类结果,对有载分接开关触头在不同状态的诊断准确率更高。(3)提出了有载分接开关触头机电联合特征分析及故障诊断方法。通过对机电信号进行降噪预处理,采用相关性分析确定了分接开关机电信号在不同状态时的关联关系。在此基础上,通过对机电信号的分解和特征提取,得到了机电信号的边际谱和边际谱能量熵值,并将其作为支持向量机的输入进行有载分接开关触头运行状态诊断。结果表明,基于机电信号的开关状态诊断准确率与实际状态误差小于10%,验证了机电联合特征分析用于有载分接开关故障诊断的高效性与可行性。

关键词：有载分接开关触头机械振动高频电流机电联合故障诊断

基于多端耦合的变压器高频局放定位及抗干扰技术

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基于多端耦合的变压器高频局放定位及抗干扰技术

作者：李阳华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

高频电流局部放电检测是电力变压器带电检测的重要手段,具有安装实施方便、检测频带宽、灵敏度高和包含信息量大的优点。现有的高频局部放电带电检测主要通过变压器中性点、铁芯和夹件接地线等部位获取信号,无法获得绕组首端的放电信息... 详细信息

高频电流局部放电检测是电力变压器带电检测的重要手段,具有安装实施方便、检测频带宽、灵敏度高和包含信息量大的优点。现有的高频局部放电带电检测主要通过变压器中性点、铁芯和夹件接地线等部位获取信号,无法获得绕组首端的放电信息,难以排除外界共模干扰的影响。此外,由于现场背景噪声中存在高幅值的窄带干扰,严重影响局部放电脉冲信号的有效提取。为此,本文提出了一种基于高频多端同步检测的局部放电定位抗脉冲干扰方法,针对窄带干扰提出了一种融合k-means聚类和峭度改进奇异值分解的自适应干扰抑制方法,研究内容及成果如下:(1)基于110kV三相双绕组实体变压器搭建了高频多端同步检测试验研究平台,利用不同的脉冲注入方式模拟了变压器外部放电干扰、主绝缘放电、纵绝缘放电和内部非绕组放电等情况,研究了相应情况下多端耦合脉冲信号的特征。研究结果表明:依据绕组首端、中性点和外壳检测信号的幅值、极性和频谱能量等信息,可以区分设备外部干扰放电、内部绕组放电和非绕组放电。(2)结合变电站主变的拓扑接线,通过注入双指数脉冲的方式对220kV、500kV变压器开展了大量试验研究,提出了通过变压器临近设备接地线信号代替绕组首端信号进行多端放电定位和抗干扰的方法。基于绕组首末端信号的能比直线法,研究了在线情况下变压器高压引线对多端检测定位的影响,发现高频信号在变压器绕组中的传播特性决定了能比直线的斜率,外部引线则决定了能比直线的截距,进而提出了高频脉冲源定位的修正系数法,结果表明采用该方法可将放电定位误差降低至8%以下。(3)针对变压器高频电流局放信号的周期性窄带干扰问题,提出一种融合k-means聚类和峭度改进奇异值分解的自适应窄带干扰抑制方法。该方法将采样后的离散高频局放信号构造成HANKEL矩阵并进行奇异值分解,通过提取前两个奇异值重构并计算峭度值,即可判断放电信号中是否含有窄带干扰;据此构造奇异值、奇异熵增量和奇异值子集标准差等特征量对其进行三维聚类,通过多参量自动提取窄带干扰奇异值重构实现窄带干扰抑制。研究结果表明:该方法相比现有小波降噪和经验模态分解降噪方法可将实测信号的噪声抑制比提高1.95倍,且实现了现场不同窄带干扰情况下的自适应降噪。(4)研制了基于高频电流多端检测的变压器局部放电定位及抗干扰装置,采用高精度卫星B码同步授时技术实现了多路高频信号的同步采集功能;开发了变压器多端在线监测抗干扰和能比直线定位算法模块,形成了一套完整的变压器高频局放在线监测定位诊断系统。经110kV、220kV主变和±500kV换流变拓扑结构试验测试,本系统运行稳定、定位及抗干扰结果准确。

关键词：变压器高频电流在线检测传播特性抗干扰电气定位

交流电自加热下电池电热耦合模型及无损控制策略

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交流电自加热下电池电热耦合模型及无损控制策略

作者：唐国峰重庆大学

学位级别：硕士

低温对锂离子动力电池相关性能有较大负面影响,由于采用交流电(AC)自加热方法能够无需外部能量源快速、高效地进行加热,同时更高频率意味着更小的自加热拓扑体积、更低的成本以及更短的电极反应周期(更小的潜在损伤),因此本文搭建一种... 详细信息

低温对锂离子动力电池相关性能有较大负面影响,由于采用交流电(AC)自加热方法能够无需外部能量源快速、高效地进行加热,同时更高频率意味着更小的自加热拓扑体积、更低的成本以及更短的电极反应周期(更小的潜在损伤),因此本文搭建一种合理的等效电化学阻抗-热耦合模型用于计算在中高频到超高频电流激励下的电池阻抗以预测加热过程中温度变化,同时分析可控变量对加热速率的影响规律及制定相应加热策略。主要研究内容如下:(1)在介绍电化学阻抗原理和测量方法后,分析了电池典型电化学阻抗谱(EIS)曲线形状以及不同基础/复合电学元件频响特性,为选择合理的等效电化学阻抗模型奠定理论基础;通过实验获取了不同温度和荷电状态(SOC)下电池可用容量、开路电压及的阻抗数据,为进行模型参数辨识及精度验证奠定数据基础。(2)根据10Hz～100000Hz范围内的EIS数据搭建8种不同等效电化学阻抗模型,采用NSGA-II算法对其进行参数辨识,通过对比不同模型和实验值间的误差及在Simulink中的运行时间,获得一种能够平衡计算量和精度的最佳电模型;根据电池产热、换热原理,在标定等效热容及随温度时变的等效热阻后建立单态集总参数热模型;结合电、热模型,提出了考虑肤集效应的适用于在中高频到超高频交流电激励下的电池等效电化学阻抗-热耦合模型,并在锯齿波和正弦波条件下进行模型精度验证,为后续电池低温加热过程中温度预测及相应加热策略的制定奠定模型基础。(3)搭建一种能依靠电池自身能量产生全周期交流电的低温加热拓扑结构并分析了对应电热特性;在中高频电流加热下,验证了本文提出的等效电化学阻抗-热耦合模型的精度及采用时变等效热阻进行温度预测的必要性;在超高频电流加热下,根据仿真和实验结果间差异获取了额外产热随频率变化关系并据此对热模型产热率进行修正,在验证了获取的额外产热的通用性后分析了电池在不同频率电流加热下波形特征,并探究了超高频额外产热的影响因素及可能组成成分;采用温升速率敏感度确定了在加热过程中不同频率、电感、等效热阻、等效电阻和SOC大小对自加热速率的影响规律。(4)在证明采用拓扑结构进行低温自加热时产生的相对较小的浪涌电压不会对电池健康状况(SOH)造成显著影响后,获取了以端电压为限制的不同温度下允许通过电池最大电流,制定了最大化产热率的随温度步进的变频加热控制策略;在500μH和15μH电感下,以SOC=0.4,步进温度间隔1℃的控制策略为例进行实验,通过与实验值、采用传统模型得到的仿真值进行对比,验证了提出的耦合模型在变频加热模式下的实用性及优越性;根据30次加热前后电池IC曲线、容量及内阻无明显变化证明了提出的变频加热控制策略在超高频电流范围内能够无损且快速进行电池低温加热;最后通过仿真探究了在满足最大电流限制条件下,不同SOC和步进温度间隔对变频自加热速率的影响规律。

关键词：锂离子电池电化学阻抗谱电池模型高频电流低温加热

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风力发电机绝缘状态检测方法研究

风力发电机绝缘状态检测方法研究

作者：徐英花湖南大学

学位级别：硕士

风力发电机的安全、稳定运行影响到电网的可靠性和电能的质量,由于风力发电机通常处于野外环境恶劣,在长期的盐蚀、极端温度等环境和机械应力的共同作用下,发电机内部的绝缘材料很容易发生劣化,造成局部放电,如果不能早期发现,当局部放... 详细信息

风力发电机的安全、稳定运行影响到电网的可靠性和电能的质量,由于风力发电机通常处于野外环境恶劣,在长期的盐蚀、极端温度等环境和机械应力的共同作用下,发电机内部的绝缘材料很容易发生劣化,造成局部放电,如果不能早期发现,当局部放电不断持续发展下去,最终将导致发电机内部绝缘击穿,甚至短路事故。因此,能检测出发电机内部早期的局部放电,有计划地进行检修,对风力发电机组稳定可靠的运行具有非常重要的意义。本文根据风力发电机检修特点,针对现有设备检测方法单一,且体积过于庞大,不便于携带,不能多角度全方位进行判断的缺点,开发了一套多功能的风力发电机绝缘状态检测仪。该风力发电机绝缘状态检测仪设备集超声波检测法、特高频检测法、高频电流检测法、红外热成像法于一体,能多角度快速地对现场运行的风力发电机绝缘状态进行检测。为此,本文进行了以下几个方面的研究:（1）首先,研究了风力发电机内部绝缘故障的几种典型的特征,并分析了每种故障的产生机理、发展过程及危害,针对这些故障特征,研究了四种检测方法:超声波法、特高频法、高频电流法、红外热成像法,分析了这四种检测方法的基本原理、系统安装结构以及检测时的优缺点。（2）然后,开发了一套集超声波检测法、特高频检测法、高频电流检测法、红外热成像法于一体的风力发电机绝缘状态检测的便携仪,其中,包括硬件和软件系统设计。设计的硬件电路含有局放信号放大电路、传感器选型、滤波电路、数据采集电路、通信电路;软件系统设计包括数据通信、图形显示以及数据存储等功能模块。（3）最后,为了验证本风力发电机绝缘状态检测的便携仪设备的可靠性和有效性,以双馈风力并网发电实验系统为平台,通过模拟风力发电机绝缘缺陷和实际发热现象,验证本设备检测系统的可靠准确性。通过双馈风力并网发电实验系统平台的测试,结果表明:（1）超声波检测法具有明显的方向性,检测到信号的强度跟传感器与放电点的角度也有着密切关系;（2）特高频检测检测法灵敏度非常高,但特高频信号方向性差辐射面广,因此特高频检测系统适用于快速巡检,对发电机就行全身快速巡检,当检测到特高频信号后,可以采用超声波检测方法来具体定位检测排除;（3）高频电流检测系统灵敏度较高,能够准确地检测出中性点和出口母线的放电信号,而且能较好的滤除噪声干扰;（4）红外热成像检测方法能非常明显的显示出发电机的热分布状态,能显示发电机整体的最高温、最低温以及平均温度,快速地发现局部发热点,便于现场快速巡检。

关键词：风力发电机超声波特高频高频电流红外热成像

220kV线路空载合闸工频电压升高、母线侧隔离开关A相接地故障分析

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农村电气化 2024年第5期 46-52页

作者：孙德洲张全元董占翔梁志磊亢歆童国网辽宁省电力有限公司大连供电公司辽宁大连116400 国网湖北省电力有限公司超高压公司湖北武汉430070 山东泰开高压开关有限公司山东泰安271000 武汉理工大学湖北武汉430070

工频电压升高到1.4倍运行在电网中属罕见,各等级电网电压由各级调度按所辖范围负责调整,电网在正常运行时不可能出现工频电压升高现象。本案例属于新设备投产,其220 kV母线电压不在电网调度监视点范围,工频电压升高运行9min31 s,同时由... 详细信息

工频电压升高到1.4倍运行在电网中属罕见,各等级电网电压由各级调度按所辖范围负责调整,电网在正常运行时不可能出现工频电压升高现象。本案例属于新设备投产,其220 kV母线电压不在电网调度监视点范围,工频电压升高运行9min31 s,同时由于母线侧隔离开关合闸不到位,致使母线侧GIS隔离开关气室爆炸;由于线路并联电抗器匝间保护误整定,导致该保护动作。

关键词：工频过电压高频电流衰减波形电抗器

交变高频电场处理对种子萌发和植株生长发育影响的初步研究

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东北农业大学学报 1962年第1期 39-45页

作者：张贤泽王馥兰常庸东北农学院无线电教研组东北农学院植物教研组东北农学院植物生理生化教研组

前言高频电处理三十年前就已在苏联及其他国家应用。应用高频电流加热和干燥种子及其他农产品,可以提高产品质量,加速生长,和增加产量。根据苏联的试验材料,小麦经过高频电流加热处理之后,比未经处理的,发芽势由84%增加到90%。在播种后12天

关键词：植株生长电爆发芽势生活力种子萌发发芽率生物指标光合强度光合速率呼吸强度呼吸速率高频电流大豆种子小区产量

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116名更年期妇女眼底脑血流图调查报告

中国实用医刊 1989年第6期32卷 35-36页

作者：林明英刘爱云河南省电力医院

我们利用河南省电力职工体检的机会,对116名45～55岁的更年期妇女的眼底、脑血流图、心电图、血糖、血脂五项检查做了调查,报告如下。一、方法1.我们调查的对象均为机关干部,45～55岁年龄组的妇女。2.眼底检查的分类:我们采用 Keith—Wa... 详细信息

我们利用河南省电力职工体检的机会,对116名45～55岁的更年期妇女的眼底、脑血流图、心电图、血糖、血脂五项检查做了调查,报告如下。一、方法1.我们调查的对象均为机关干部,45～55岁年龄组的妇女。2.眼底检查的分类:我们采用 Keith—Wagener 氏的四级分类法.3.脑血流图的评定指标:我们采用上海RG—2B 血流图仪,双电极法,两个电极既发射高频电流,同时测定头部阻抗的变化。

关键词：更年期妇女脑血流图职工体检眼底检查高频电流视网膜动脉硬化四级电极法脑动脉硬化心电图机